JP2023018840A - 静電チャック、基板固定装置及び静電チャックの製造方法 - Google Patents

静電チャック、基板固定装置及び静電チャックの製造方法 Download PDF

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Kentaro Kobayashi
瑞貴 渡邊
Mizuki Watanabe
晃平 山口
Kohei Yamaguchi
淳夫 佐藤
Atsuo Sato
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Abstract

【課題】異常放電の発生を抑制できる静電チャックを提供する。【解決手段】静電チャック30は、吸着対象物が載置される載置面40Aと、載置面40Aと反対側に設けられた反対面40Bとを有する絶縁基板40と、反対面40Bから載置面40Aまでを貫通するガス孔50とを有する。ガス孔50は、反対面40Bから載置面40Aに向かって延びる孔部51と、載置面40Aから反対面40Bに向かって延びる孔部52と、孔部51と孔部52との間に設けられ、孔部51と孔部52とを連通する孔部53とを有する。孔部51は、平面視において、孔部52と重ならないように設けられている。【選択図】図1

Description

本発明は、静電チャック、基板固定装置及び静電チャックの製造方法に関するものである。
従来、ICやLSI等の半導体装置を製造する際に使用される成膜装置(例えば、CVD装置やPVD装置)やプラズマエッチング装置は、基板(例えば、シリコンウェハ)を真空の処理室内に精度良く保持するためのステージを有している。このようなステージとしては、例えば、ベースプレートに搭載された静電チャックによりウェハを吸着保持する基板固定装置が提案されている。
基板固定装置は、例えば、金属製のベースプレート(基台)と、ベースプレート上に接着された静電チャックと、静電チャックに内蔵された静電電極とを有している。また、基板固定装置は、ウェハを冷却するためのガス供給部を有している。ガス供給部は、ベースプレートに設けられたガス流路と、静電チャックに設けられたガス孔とを介して、静電チャックの表面にガスを供給する(例えば、特許文献1参照)。
特開2013-232640号公報
ところで、従来の基板固定装置では、静電チャックの上にウェハを載置した状態で、金属製のベースプレートに高周波の電力を供給してウェハの表面上にプラズマを発生させた場合に、ガス供給部内で異常放電が生じる場合がある。
本発明の一観点によれば、吸着対象物が載置される載置面と、前記載置面と反対側に設けられた反対面とを有する絶縁基板と、前記反対面から前記載置面までを貫通するガス孔と、を有し、前記ガス孔は、前記反対面から前記載置面に向かって延びる第1孔部と、前記載置面から前記反対面に向かって延びる第2孔部と、前記第1孔部と前記第2孔部との間に設けられ、前記第1孔部と前記第2孔部とを連通する第3孔部とを有し、前記第1孔部は、平面視において、前記第2孔部と重ならないように設けられている。
本発明の一観点によれば、異常放電の発生を抑制できるという効果を奏する。
(a)は、第1実施形態の基板固定装置を示す概略断面図、(b)は、図1(a)に示した基板固定装置の一部を拡大した拡大断面図(図2における1b-1b線断面図)である。 第1実施形態の基板固定装置の一部を示す概略平面図である。 (a),(b)は、第1実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第1実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第1実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第1実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第2実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第2実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第2実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第3実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第3実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 (a),(b)は、第3実施形態の静電チャックの製造方法を示す概略断面図である。 変更例の基板固定装置を示す概略断面図である。 比較例の基板固定装置を示す概略断面図である。
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率については各図面で異なる場合がある。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。なお、本明細書において、「平面視」とは、対象物を図1等の鉛直方向(図中上下方向)から見ることを言い、「平面形状」とは、対象物を図1等の鉛直方向から見た形状のことを言う。本明細書における「上下方向」及び「左右方向」は、各図面において各部材を示す符号が正しく読める向きを正位置とした場合の方向である。
(第1実施形態)
以下、図1~図6に従って第1実施形態を説明する。
(基板固定装置10の構成)
図1(a)に示すように、基板固定装置10は、ベースプレート20と、ベースプレート20の上に配置された静電チャック30とを有している。静電チャック30は、例えば、シリコーン樹脂などの接着剤によりベースプレート20の上面に接合されている。なお、ベースプレート20に対して静電チャック30をネジにより固定してもよい。静電チャック30の上面には、図示しない吸着対象物が載置される。吸着対象物は、例えば、半導体ウェハ等の基板である。基板固定装置10は、静電チャック30の上に載置された吸着対象物を吸着保持する。
(ベースプレート20の構成)
ベースプレート20の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。ベースプレート20は、例えば、静電チャック30上に載置される吸着対象物の形状に合わせて円板状に形成されている。ベースプレート20の直径は、例えば、150mm~500mm程度とすることができる。ベースプレート20の厚さは、例えば、10mm~50mm程度とすることができる。ここで、本明細書において、「円板状」とは、平面形状が円形状で所定の厚さを有するものを指す。なお、「円板状」においては、直径に対する厚さの大小は問わない。また、部分的に凹部や凸部が形成されているものも「円板状」に含まれるものとする。
ベースプレート20の材料としては、例えば、アルミニウムや超硬合金等の金属材料や、その金属材料とセラミックス材との複合材料等を用いることができる。本実施形態では、入手のし易さ、加工のし易さ、熱伝導性が良好であることなどの点から、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用し、その表面にアルマイト処理(絶縁層形成)を施したものを使用している。
(ガス流路21の構成)
ベースプレート20は、ベースプレート20を厚さ方向(図中上下方向)に貫通するガス流路21を有している。ガス流路21には、例えば、静電チャック30の上に載置される吸着対象物を冷却するためのガスが供給される。冷却用のガスとしては、不活性ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、例えば、ヘリウム(He)ガスやアルゴン(Ar)ガスなどを用いることができる。ガス流路21は、ベースプレート20のうち静電チャック30と接続される上面から、その上面とは反対側の下面までを貫通するように形成されている。
ガス流路21は、ベースプレート20の下面に形成されたガス流路部22と、ベースプレート20の上面に形成された複数のガス流路部23と、ガス流路部22とガス流路部23とを連通するガス流路部24とを有している。
ガス流路部22は、ベースプレート20の下方に開放するように形成されている。ガス流路部22は、例えば、ベースプレート20の下面から上面に向かってベースプレート20の厚さ方向に沿って延びるように形成されている。ガス流路部22の下端部は、図示しないガス供給源から不活性ガスが導入されるガス流路21の導入口(流入口)である。
各ガス流路部23は、ベースプレート20の上方に開放するように形成されている。各ガス流路部23は、例えば、ベースプレート20の上面から下面に向かってベースプレート20の厚さ方向に沿って延びるように形成されている。各ガス流路部23の上端部は、ガス流路21に導入された不活性ガスを排出するガス流路21の排出口(流出口)である。複数のガス流路部23は、ベースプレート20の厚さ方向と断面視で直交する平面方向において、互いに離れて設けられている。複数のガス流路部23は、例えば、平面視において、ベースプレート20の上面に点在している。ガス流路部23の個数は、必要に応じて適宜決定することができる。例えば、ガス流路部23の個数は、数10個~数100個程度とすることができる。
ガス流路部24は、例えば、ガス流路部22と、複数のガス流路部23とを連通するように形成されている。ガス流路部24は、例えば、1つのガス流路部22を、複数のガス流路部23に分岐するように形成されている。ガス流路部24は、例えば、ガス流路部22の上端部から平面方向に延びる流路部24Aと、流路部24Aの端部からベースプレート20の厚さ方向に延びる流路部24Bと、流路部24Bの上端部から平面方向に延びる流路部24Cとを有している。本実施形態の流路部24Cは、流路部24Bの上端部から図中左方向に延びるとともに、流路部24Bの上端部から図中右方向に延びている。流路部24Cは、例えば、平面視において、環状に形成されている。流路部24Cは、複数のガス流路部23の下端部に連通している。
(静電チャック30の構成)
静電チャック30は、絶縁基板40と、絶縁基板40に内蔵された静電電極70とを有している。
(絶縁基板40の構成)
絶縁基板40の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。絶縁基板40は、例えば、静電チャック30の上に載置される吸着対象物の形状に合わせて円板状に形成されている。絶縁基板40の平面形状は、例えば、ベースプレート20の平面形状と同じ形状及び同じ大きさに形成されている。絶縁基板40の直径は、例えば、150mm~500mm程度とすることができる。絶縁基板40の厚さは、例えば、1mm~5mm程度とすることができる。なお、絶縁基板40の平面形状の大きさは、ベースプレート20の平面形状の大きさよりも小さくてもよい。
絶縁基板40の材料としては、絶縁性を有する材料を用いることができる。例えば、絶縁基板40の材料としては、酸化アルミニウム(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化珪素等のセラミックスや、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの有機材料を用いることができる。本実施形態では、入手のし易さ、加工のし易さ、プラズマ等に対する耐性が比較的高いなどの点から、絶縁基板40の材料として、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスを採用している。すなわち、本実施形態の絶縁基板40は、セラミックスからなるセラミックス基板である。
絶縁基板40は、例えば、複数層(ここでは、3層)の絶縁層41,42,43が積層された構造を有している。各絶縁層41,42,43は、例えば、酸化アルミニウムと有機材料との混合物からなるグリーンシートを焼結して形成される焼結体である。各図面では、絶縁層41と絶縁層42との間の界面、及び絶縁層42と絶縁層43との間の界面を実線で示している。これらの界面は、複数のグリーンシートを積層することによって形成されるものであり、積層状態によって位置が異なる場合、断面において界面が直線にならない場合、あるいは界面が明確ではない場合がある。
絶縁基板40は、吸着対象物が載置される載置面40Aと、載置面40Aと反対側に設けられる反対面40Bとを有している。載置面40Aは、例えば、絶縁層43の上面に設けられている。載置面40Aには、複数のエンボス44が形成されている。複数のエンボス44は、例えば、絶縁基板40の平面方向に沿って並んで設けられている。複数のエンボス44は、例えば、絶縁層43の上面からベースプレート20に向かって凹む凹部45を複数設けることにより形成されている。各凹部45は、絶縁層43の上面から絶縁層43の厚さ方向の途中まで延びるように形成されている。反対面40Bは、例えば、絶縁層41の下面に設けられている。反対面40Bは、例えば、ベースプレート20の上面に接合されている。
(ガス孔50の構成)
絶縁基板40は、絶縁基板40の反対面40Bから載置面40Aまでを貫通するガス孔50を有している。絶縁基板40は、複数のガス孔50を有している。複数のガス孔50は、複数のガス流路部23にそれぞれ対応して設けられている。複数のガス孔50は、複数のガス流路部23とそれぞれ連通するように形成されている。各ガス孔50には、例えば、載置面40Aに載置される吸着対象物を冷却するための不活性ガスが導入される。各ガス孔50には、例えば、各ガス流路部23から不活性ガスが導入される。
各ガス孔50は、反対面40Bから載置面40Aに向かって延びる孔部51と、載置面40Aから反対面40Bに向かって延びる孔部52と、孔部51と孔部52との間に設けられ、孔部51と孔部52とを連通する孔部53とを有している。
(孔部51の構成)
孔部51は、絶縁基板40の下方に開放するように形成されている。孔部51は、ガス流路21、具体的にはガス流路部23に連通している。孔部51は、例えば、絶縁基板40の反対面40Bから絶縁基板40の厚さ方向(図中上下方向)に沿って延びるように形成されている。孔部51は、絶縁基板40の厚さ方向に沿って直線状に延びるように形成されている。孔部51は、例えば、絶縁層41を厚さ方向に貫通するように形成されている。孔部51の上端部は、孔部53に連通している。孔部51の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。
図2に示すように、本実施形態の孔部51の平面形状は、円形状に形成されている。孔部51の平面形状は、孔部53の平面形状よりも小さく形成されている。すなわち、孔部51は、孔部53よりも細い細孔である。孔部51は、例えば、その全体が平面視において孔部53と重なっている。
(孔部52の構成)
図1(b)に示すように、孔部52は、絶縁基板40の上方に開放するように形成されている。孔部52は、例えば、絶縁基板40の載置面40Aから絶縁基板40の厚さ方向に沿って延びるように形成されている。孔部52は、絶縁基板40の厚さ方向に沿って直線状に延びるように形成されている。孔部52は、例えば、絶縁層43を厚さ方向に貫通するように形成されている。孔部52の下端部は、孔部53に連通している。孔部52の上端部は、不活性ガスをガス孔50の外部に排出するガス孔50の排出口である。孔部51の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。
図2に示すように、本実施形態の孔部52の平面形状は、円形状に形成されている。孔部52の平面形状は、孔部53の平面形状よりも小さく形成されている。すなわち、孔部52は、孔部53よりも細い細孔である。孔部52の開口幅(開口径)は、孔部51の開口幅と等しくてもよいし、孔部51の開口幅と異なっていてもよい。孔部52は、例えば、その全体が平面視において孔部53と重なっている。
(孔部53の構成)
図1(b)に示すように、孔部53は、絶縁基板40の厚さ方向において、孔部51と孔部52との間に設けられている。孔部53は、絶縁基板40の平面方向に延びるように形成されている。孔部53は、例えば、絶縁層42に設けられている。孔部53は、例えば、絶縁層42を厚さ方向に貫通するように設けられている。孔部53の下端部の一部が孔部51に連通している。孔部53の上端部の一部が孔部52に連通している。孔部53の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。
図2に示すように、本実施形態の孔部53の平面形状は、円形状に形成されている。孔部53の平面形状は、孔部51,52の平面形状よりも大きく形成されている。孔部53の平面形状は、例えば、孔部51,52の各々の平面形状よりも2倍以上大きく形成されている。
(孔部51,52,53の位置関係)
図1(b)及び図2に示すように、孔部51と孔部52とは、平面視において互いに重ならないように設けられている。孔部51は、孔部51の全体が平面視において孔部52と重ならないように設けられている。平面視において、孔部51の全体が孔部53に重なっており、孔部52の全体が孔部53に重なっている。孔部51は、例えば、平面視において、孔部53の内周面の近傍に設けられている。孔部51は、例えば、平面視において、孔部51の内周面の一部が孔部53の内周面の一部と重なるように設けられている。孔部52は、例えば、孔部53の内周面の近傍に設けられている。孔部52は、例えば、平面視において、孔部52の内周面の一部が孔部53の内周面の一部と重なるように設けられている。孔部51と孔部52とは、例えば、それら孔部51,52の全体が孔部53と平面視で重なる範囲内において、互いに最も離れた位置に設けられている。ここで、孔部53の内周面は、第1部分53Aと、第1部分53Aと孔部53の中心軸A1に対して点対称に配置された第2部分53Bとを有している。中心軸A1は、孔部53の平面中心を通り、絶縁基板40の厚さ方向に沿って延びている。本実施形態では、孔部51の内周面の一部が第1部分53Aと平面視において重なっており、孔部52の内周面の一部が第2部分53Bと平面視において重なっている。このため、孔部51,52において互いに最も離れた内周面同士の距離は、平面方向において、第1部分53Aと第2部分53Bとの間の距離、つまり孔部53の直径と等しくなる。
図1(b)に示すように、平面視において孔部51,53の内周面同士が重なった部分では、孔部51の内周面と孔部53の内周面(つまり、第1部分53A)とが絶縁基板40の厚さ方向に連続して延びるように形成されている。また、平面視において孔部52,53の内周面同士が重なった部分では、孔部52の内周面と孔部53の内周面(つまり、第2部分53B)とが絶縁基板40の厚さ方向に連続して延びるように形成されている。
ガス孔50は、断面視において、クランク形状に形成されている。ガス孔50の断面形状は、2つの屈曲部分を有するクランク形状を有している。すなわち、ガス孔50の断面形状は、反対面40Bから上方に延びる孔部51と、孔部51の上端部から平面方向に延びる孔部53と、孔部53と平面視でずれた位置において孔部53から上方に延びる孔部52とによって構成されるクランク形状を有している。ガス孔50では、ガス流路21を通じて不活性ガスが孔部51に導入され、その不活性ガスが孔部51を通じて孔部53に流入される。また、ガス孔50では、孔部53に流入された不活性ガスが孔部53内において平面方向に移動された後に孔部52に流入され、その不活性ガスが孔部52を通じてガス孔50から排出される。孔部52から排出された不活性ガスは、例えば、載置面40Aに載置される吸着対象物の下面と載置面40Aとの間に充填されることにより、吸着対象物を冷却することができる。
(多孔質体60の構成)
ガス孔50の内部には、通気性を有する多孔質体60が設けられている。多孔質体60は、例えば、ガス孔50のうち孔部53の内部に設けられている。多孔質体60は、多孔質体60の内部に気孔を有している。気孔は、多孔質体60の下側(孔部51側)から多孔質体60の上側(孔部52側)に向けてガスが通過できるように孔部51,52と連通している。多孔質体60は、例えば、アルミナビーズ等のセラミックビーズを孔部53の内部に多数設けることにより形成されている。多孔質体60としては、例えば、グラスファイバーや耐熱性樹脂スポンジなどを用いることもできる。多孔質体60は、例えば、孔部51,52には設けられていない。
(静電電極70の構成)
図1(a)に示すように、静電電極70は、絶縁基板40の内部に設けられている。静電電極70は、例えば、膜状に形成された導電体層である。静電電極70は、例えば、絶縁基板40の内部において、載置面40Aの近傍に位置する部分に設けられている。静電電極70は、例えば、絶縁層42の上面に形成されている。静電電極70は、例えば、絶縁層42と絶縁層43とにより挟まれるように設けられている。静電電極70は、例えば、図示しない吸着用電源と電気的に接続される。静電電極70は、吸着用電源から印加される電圧により生じる静電力によって、載置面40Aに吸着対象物を固定する。静電電極70の材料としては、例えば、タングステン(W)やモリブデン(Mo)を用いることができる。なお、図1(a)では、1つの静電電極70として示しているが、実際には同一平面上に配置された複数の電極を含む。
(作用)
次に、基板固定装置10の作用について説明する。
基板固定装置10は、例えば、図示しないチャンバ内に配置された状態で、静電チャック30の載置面40Aに吸着対象物が載置される。そして、チャンバ内に原料ガスを導入するとともに、ベースプレート20に高周波の電圧を印加することにより、プラズマを発生させて吸着対象物(例えば、ウェハ)に対する処理を実施する。このとき、ガス流路21及びガス孔50からなるガス供給部には、ガス供給源(図示略)からHeガス等の不活性ガスが導入される。不活性ガスは、ガス流路21、ガス孔50の孔部51、孔部53内の多孔質体60及び孔部52を順に通って、載置面40Aに載置された吸着対象物の下面に供給される。このようにプラズマを発生させている場合に、吸着対象物と金属製のベースプレート20との間で異常放電が発生する場合がある。異常放電の経路としては、図1(b)に示すように、ガス孔50における不活性ガスの排出口、つまり孔部52の上端部からガス孔50の内部を通ってベースプレート20に至る経路R1が挙げられる。経路R1は、例えば、孔部52の上端部からガス孔50の内部を通ってベースプレート20の上面に至る最短経路である。
ここで、図14に示す比較例のように、ガス孔50Cの排出口50Dからベースプレート20の上面まで絶縁基板40C(静電チャック30C)の厚さ方向に沿って一直線に延びる経路R2がガス孔50Cに存在する場合には、経路R2の長さが絶縁基板40Cの厚さと一致する。すなわち、異常放電の経路R2の長さが絶縁基板40Cの厚さ方向の寸法と一致する。
これに対し、図1(b)に示すように、本実施形態の静電チャック30では、絶縁基板40の反対面40Bに形成される孔部51と、載置面40Aに形成される孔部52とを、平面視において互いに重ならないように設けるようにした。この構成によれば、ガス孔50の排出口である孔部52の上端部と、ベースプレート20の上面側に開口する孔部51の下端部とを平面方向にずらすことができる。このため、異常放電の経路R1の長さを、孔部51,52の平面方向におけるずれ量の分だけ絶縁基板40の厚さよりも長くできる。詳述すると、本実施形態の静電チャック30における経路R1は、孔部52の上端部から絶縁層43の厚さ方向に沿って孔部52の下端部まで延びる。経路R1は、例えば、孔部53の内部において、孔部52の下端部から孔部51の上端部まで延びる。このとき、孔部51と孔部52とが平面視で互いにずれて設けられているため、孔部52の下端部から孔部51の上端部に至る最短経路が絶縁層42の厚さ方向と交差する斜め方向に延びる。このため、孔部53における経路R1の長さが絶縁層42の厚さよりも長くなる。そして、経路R1は、孔部51の上端部から絶縁層41の厚さ方向に沿ってベースプレート20の上面まで延びる。このように、経路R1の長さは、絶縁層41~43(絶縁基板40)の厚さよりも長くなり、比較例の経路R2(図14参照)よりも長くなる。これにより、ガス孔50の内部に滞留するプラズマと不活性ガスとが衝突する確率を比較例に比べて下げることができる。この結果、異常放電の発生を好適に抑制でき、異常放電に起因する絶縁破壊等の発生を好適に抑制できる。
(基板固定装置10の製造方法)
次に、基板固定装置10の製造方法について説明する。ここでは、静電チャック30の製造方法について詳述する。
まず、図3(a)に示す工程では、セラミックス材料と有機材料とからなるグリーンシート81,82,83を準備する。各グリーンシート81,82,83は、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)をバインダ、溶剤等と混合したシート状のものである。各グリーンシート81,82,83の平面形状の大きさは、図1(a)に示した絶縁基板40の平面形状の大きさに対応する。
グリーンシート83は、後述する工程において焼成されることにより、図1(a)に示した絶縁層43となるものである。グリーンシート83には、グリーンシート83を厚さ方向に貫通する貫通孔83Xが設けられている。貫通孔83Xは、図1(a)に示した孔部52に対応する位置に設けられている。貫通孔83Xの平面形状の大きさは、図1(a)に示した孔部52の平面形状の大きさよりも小さく形成されている。グリーンシート82は、後述する工程において焼成されることにより、図1(a)に示した絶縁層42となるものである。グリーンシート82には、グリーンシート82を厚さ方向に貫通する貫通孔82Xが設けられている。貫通孔82Xは、図1(a)に示した孔部53に対応する位置に設けられている。貫通孔82Xの平面形状の大きさは、図1(a)に示した孔部53の平面形状の大きさに応じて設定されている。グリーンシート81は、後述する工程において焼成されることにより、図1(a)に示した絶縁層41となるものである。グリーンシート81には、貫通孔が形成されていない。なお、貫通孔82X,83Xは、例えば、レーザ加工法や機械加工法によって形成される。
次に、図3(b)に示す工程では、各グリーンシート81,82,83を加熱しながら加圧することにより、各グリーンシート81,82,83を厚さ方向に圧縮する。本工程により、各グリーンシート81,82,83の厚さ方向の寸法が本工程前に比べて小さくなる。このように各グリーンシート81,82,83を厚さ方向に圧縮することにより、後述する工程において各グリーンシート81,82,83を焼成する際における各グリーンシート81,82,83の収縮量を安定して制御できるようになる。
続いて、図4(a)に示す工程では、グリーンシート82の上面に、例えば印刷法(スクリーン印刷)により、導電ペーストを用いて導電体パターン71を形成する。この導電体パターン71は、後述する工程において焼成されることにより、図1(a)に示した静電電極70となるものである。なお、導電ペーストとしては、モリブデン等の金属粒子あるいは導電性セラミック粒子と、バインダと、溶剤とを含むものを用いることができる。なお、導電体パターン71は、グリーンシート83の下面に形成されてもよい。
また、図4(a)に示す工程では、導電体パターン71が形成された面を上にした状態でグリーンシート82を、グリーンシート81の上に配置する。そして、グリーンシート81,82を積層する。グリーンシート81,82は、例えば、加熱しながら加圧することにより、互いに接着される。本工程により、グリーンシート82の貫通孔82Xの下方側の開口がグリーンシート81により塞がれる。
次に、図4(b)に示す工程では、図1(a)に示した多孔質体60の前駆体となるペースト材61を、スキージ等を用いて貫通孔82Xに充填する。このとき、貫通孔82Xの一方(ここでは、下方側)の開口がグリーンシート81により塞がれているため、貫通孔82X内にペースト材61を容易に充填することができる。ペースト材61は、例えば、図1(a)に示した多孔質体60を構成するアルミナビーズ等のセラミックビーズを含むものである。ペースト材61としては、例えば、アルミナビーズと、バインダと、溶剤とを含むものを用いることができる。
続いて、図5(a)に示す工程では、グリーンシート82を上側に配置した状態のグリーンシート81,82の上に、グリーンシート83を配置する。このとき、貫通孔83Xが平面視において貫通孔82Xと重なるように、グリーンシート81,82,83が位置合わせされる。そして、グリーンシート81,82,83を積層して構造体80を形成する。グリーンシート81,82,83は、例えば、加熱しながら加圧することにより、互いに接着される。本工程により、グリーンシート82とグリーンシート83との間に導電体パターン71が内蔵されるとともに、貫通孔83Xが貫通孔82Xと連通される。
次いで、図5(b)に示す工程では、図5(a)に示した構造体80を焼成する。これにより、グリーンシート81,82,83がそれぞれ焼結されて絶縁層41,42,43が形成され、それら絶縁層41,42,43が積層されたセラミックス基板80Aが形成される。焼成する際の温度は、例えば、1500℃~1600℃である。本工程の焼成により、図5(a)に示したペースト材61の溶媒等の有機成分が揮発されるとともに、ペースト材61のアルミナビーズが焼結される。これにより、貫通孔82Xの内部に多数のアルミナビーズが設けられ、貫通孔82Xの内部に多孔質体60が形成される。このとき、絶縁層43に貫通孔83Xが形成されているため、ペースト材61の有機成分が揮発することにより発生するガスを、貫通孔83Xを通じてセラミックス基板80Aの外部に好適に排出することができる。これにより、上述したガスに起因して、絶縁層41,43が外側に膨らむように変形することを好適に抑制できる。なお、セラミックス基板80Aは、図5(a)に示した導電体パターン71が焼結されて得られた静電電極70を内蔵する。このようなセラミックス基板80Aに対して各種の加工が施される。
次に、図6(a)に示す工程では、絶縁層41を厚さ方向に貫通して貫通孔82Xに連通する貫通孔81Xを形成するとともに、絶縁層43を厚さ方向に貫通して貫通孔82Xに連通する貫通孔83Yを形成する。ここで、貫通孔81Xは孔部51に対応し、貫通孔82Xは孔部53に対応し、貫通孔83Yは孔部52に対応する。これにより、貫通孔81X,82X,83Yを有するガス孔50がセラミックス基板80Aに形成される。貫通孔83Yは、例えば、図5(b)に示した貫通孔83Xの開口幅を大きくするように形成される。貫通孔81Xは、貫通孔83Yと平面視で重ならないように形成される。貫通孔81X,83Yは、例えば、レーザ加工法や機械加工法によって形成される。
続いて、図6(b)に示す工程では、セラミックス基板80Aの上下両面が研磨される。これにより、セラミックス基板80Aの上面が載置面40Aに形成される。次いで、載置面40Aに多数の凹部45を形成し、載置面40Aにエンボス44を形成する。これにより、図1(a)に示した絶縁基板40が得られる。なお、凹部45は、例えば、レーザ加工法や機械加工法によって形成される。
以上の製造工程により、静電チャック30を製造することができる。
本実施形態において、絶縁層41は第1絶縁層の一例、絶縁層42は第2絶縁層の一例、絶縁層43は第3絶縁層の一例、孔部51は第1孔部の一例、孔部52は第2孔部の一例、孔部53は第3孔部の一例である。また、グリーンシート81は第1グリーンシートの一例、グリーンシート82は第2グリーンシートの一例、グリーンシート83は第3グリーンシートの一例である。また、貫通孔82Xは第1貫通孔の一例、貫通孔81Xは第2貫通孔の一例、貫通孔83Yは第3貫通孔の一例、貫通孔83Xは第4貫通孔の一例である。
(効果)
次に、本実施形態の効果を説明する。
(1)絶縁基板40の反対面40Bから載置面40Aに向かって延びる孔部51と、載置面40Aから反対面40Bに向かって延びる孔部52とを、平面視において互いに重ならないように設けるようにした。この構成によれば、ガス孔50の排出口である孔部52の上端部と、ベースプレート20の上面側に開口する孔部51の下端部とを平面方向にずらすことができる。このため、異常放電の経路R1の長さを、孔部51,52の平面方向におけるずれ量の分だけ絶縁基板40の厚さよりも長くできる。これにより、ガス孔50の内部に滞留するプラズマと不活性ガスとが衝突する確率を下げることができる。この結果、異常放電の発生を好適に抑制でき、異常放電に起因した絶縁破壊等の発生を好適に抑制できる。
(2)孔部53の平面形状を、孔部51及び孔部52の平面形状よりも大きく形成した。この構成によれば、孔部53に平面視で重なった状態において、孔部51と孔部52との平面方向におけるずれ量を容易に大きくできる。これにより、異常放電の経路R1の長さを容易に長くできる。
(3)孔部51を、孔部51の全体が孔部53と重なるように、且つ孔部51の内周面の一部が孔部53の内周面の第1部分53Aと平面視で重なるように設けた。また、孔部52を、孔部52の全体が孔部53と重なるように、且つ孔部52の内周面の一部が孔部53の内周面の第2部分53Bと平面視で重なるように設けた。この構成によれば、孔部51と孔部52とを、それら孔部51,52の全体が孔部53と平面視で重なる範囲内において、互いに最も離れた位置に設けることができる。これにより、平面方向における孔部51と孔部52とのずれ量をより大きくできるため、異常放電の経路R1の長さをより長くできる。したがって、異常放電の発生をより好適に抑制できる。
(4)孔部53の内部に多孔質体60を設けた。これにより、ガス孔50、特に孔部53の内部におけるプラズマの滞留を抑制できる。この結果、ガス孔50の内部に滞留するプラズマと不活性ガスとが衝突する確率を下げることができるため、異常放電の発生を抑制できる。
(第2実施形態)
以下、図7~図9に従って第2実施形態について説明する。この実施形態では、静電チャック30の製造方法が第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。先の図1~図6に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
まず、図7(a)に示す工程では、貫通孔81Xを有するグリーンシート81と、貫通孔82Xを有するグリーンシート82と、貫通孔83Yを有するグリーンシート83とを準備する。ここで、貫通孔81Xは、図1(a)に示した孔部51に対応する位置に設けられている。貫通孔81Xの平面形状の大きさは、図1(a)に示した孔部51の平面形状の大きさに応じて設定されている。貫通孔83Yは、図1(a)に示した孔部52に対応する位置に設けられている。貫通孔83Yの平面形状の大きさは、図1(a)に示した孔部52の平面形状の大きさに応じて設定されている。貫通孔81Xと貫通孔83Yとは、平面視において、互いに重ならない位置に形成される。
次に、図7(b)に示す工程では、各グリーンシート81,82,83を加熱しながら加圧することにより、各グリーンシート81,82,83を厚さ方向に圧縮する。
続いて、図8(a)に示す工程では、グリーンシート82の上面に、例えばスクリーン印刷により、導電体パターン71を形成する。なお、導電体パターン71は、グリーンシート83の下面に形成されてもよい。
また、図8(a)に示す工程では、導電体パターン71が形成された面を上にした状態でグリーンシート82を、グリーンシート81の上に配置する。このとき、貫通孔81Xが平面視において貫通孔82Xと重なるように、グリーンシート81,82が位置合わせされる。そして、グリーンシート81,82を積層する。
次に、図8(b)に示す工程では、貫通孔82Xにペースト材61を充填する。
続いて、図9(a)に示す工程では、グリーンシート82を上側に配置した状態のグリーンシート81,82の上に、グリーンシート83を配置する。このとき、貫通孔83Yが平面視において貫通孔82Xと重なるように、且つ貫通孔83Yが平面視において貫通孔81Xと重ならないように、グリーンシート81,82,83が位置合わせされる。そして、グリーンシート81,82,83を積層して構造体80を形成する。
次いで、図9(b)に示す工程では、図9(a)に示した構造体80を焼成する。これにより、グリーンシート81,82,83がそれぞれ焼結されて絶縁層41,42,43が形成され、それら絶縁層41,42,43が積層されたセラミックス基板80Aが形成される。本工程の焼成により、図9(a)に示したペースト材61の溶媒等の有機成分が揮発されるとともに、ペースト材61のアルミナビーズが焼結される。これにより、貫通孔82Xの内部に多数のアルミナビーズからなる多孔質体60が形成される。このとき、絶縁層41,43に貫通孔81X,83Yが形成されているため、ペースト材61の有機成分が揮発することにより発生するガスを、貫通孔81X,83Yを通じてセラミックス基板80Aの外部に好適に排出することができる。これにより、上述したガスに起因して、絶縁層41,43が外側に膨らむように変形することを好適に抑制できる。本工程により、貫通孔81X,82X,83Yを有するガス孔50がセラミックス基板80Aに形成される。このとき、貫通孔81Xは孔部51に対応し、貫通孔82Xは孔部53に対応し、貫通孔83Yは孔部52に対応する。
その後、セラミックス基板80Aの上下両面が研磨される。これにより、セラミックス基板80Aの上面が載置面40Aに形成される。次いで、載置面40Aに多数の凹部45を形成し、載置面40Aにエンボス44を形成する。これにより、絶縁基板40及び静電チャック30を製造することができる。
以上説明した実施形態によれば、第1実施形態の(1)~(4)の効果と同様の効果を奏することができる。
(第3実施形態)
以下、図10~図12に従って第3実施形態について説明する。この実施形態では、静電チャック30の製造方法が第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。先の図1~図9に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
まず、図10(a)に示す工程では、グリーンシート81と、貫通孔82Xを有するグリーンシート82と、グリーンシート83とを準備する。ここで、グリーンシート81,83には、貫通孔が形成されていない。
次に、図10(b)に示す工程では、各グリーンシート81,82,83を加熱しながら加圧することにより、各グリーンシート81,82,83を厚さ方向に圧縮する。
続いて、図11(a)に示す工程では、グリーンシート82の上面に、例えばスクリーン印刷により、導電体パターン71を形成する。なお、導電体パターン71は、グリーンシート83の下面に形成されてもよい。
次いで、導電体パターン71が形成された面を上にした状態でグリーンシート82を、グリーンシート81の上に積層する。
次に、貫通孔82Xにペースト材61を充填する。このとき、貫通孔82Xの一方(ここでは、下方側)の開口がグリーンシート81により塞がれているため、貫通孔82X内にペースト材61を容易に充填することができる。
続いて、図11(b)に示す工程では、グリーンシート82を上側に配置した状態のグリーンシート81,82の上に、グリーンシート83を配置する。そして、グリーンシート81,82,83を積層して構造体80を形成する。
次いで、図12(a)に示す工程では、図11(b)に示した構造体80を焼成する。これにより、グリーンシート81,82,83がそれぞれ焼結されて絶縁層41,42,43が形成され、それら絶縁層41,42,43が積層されたセラミックス基板80Aが形成される。本工程の焼成により、貫通孔82Xの内部には、図11(b)に示したペースト材61から多孔質体60が形成される。
次に、図12(b)に示す工程では、絶縁層41を厚さ方向に貫通して貫通孔82Xに連通する貫通孔81Xを形成するとともに、絶縁層43を厚さ方向に貫通して貫通孔82Xに連通する貫通孔83Yを形成する。ここで、貫通孔81Xは孔部51に対応し、貫通孔82Xは孔部53に対応し、貫通孔83Yは孔部52に対応する。これにより、貫通孔81X,82X,83Yを有するガス孔50がセラミックス基板80Aに形成される。
その後、セラミックス基板80Aの上下両面が研磨される。これにより、セラミックス基板80Aの上面が載置面40Aに形成される。次いで、載置面40Aに多数の凹部45を形成し、載置面40Aにエンボス44を形成する。これにより、絶縁基板40及び静電チャック30を製造することができる。
以上説明した実施形態によれば、第1実施形態の(1)~(4)の効果と同様の効果を奏することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記各実施形態では、孔部51を、孔部51の内周面の一部が平面視において孔部53の内周面の第1部分53Aと重なるように設けるようにしたが、孔部51の形成位置は特に限定されない。
例えば図13に示すように、孔部51を、平面視において、孔部53と重なる位置であって、孔部53の内周面から離れた位置に設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、孔部52を、孔部52の内周面の一部が平面視において孔部53の内周面の第2部分53Bと重なるように設けるようにしたが、孔部52の形成位置は特に限定されない。
例えば図13に示すように、孔部52を、平面視において、孔部53と重なる位置であって、孔部53の内周面から離れた位置に設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、孔部51の全体が平面視で孔部53と重なるようにしたが、これに限定されない。例えば、孔部51の一部のみが平面視で孔部53と重なるようにしてもよい。すなわち、孔部51と孔部53とを、平面視において、互いに部分的に重なるように設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、孔部52の全体が平面視で孔部53と重なるようにしたが、これに限定されない。例えば、孔部52の一部のみが平面視で孔部53と重なるようにしてもよい。すなわち、孔部52と孔部53とを、平面視において、互いに部分的に重なるように設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態において、絶縁層41と絶縁層42とを接着層により互いに接合するようにしてもよい。また、絶縁層42と絶縁層43とを接着層により互いに接合するようにしてもよい。
・上記各実施形態の絶縁基板40は、3層の絶縁層41,42,43が積層された構造を有しているが、これに限定されない。例えば、絶縁基板40を、4層以上の絶縁層が積層された構造を有するようにしてもよい。例えば、絶縁基板40を4層の絶縁層が積層された構造に具体化し、孔部53を2層の絶縁層を厚さ方向に貫通するように形成してもよい。
・上記各実施形態のガス孔50を、断面視において、1つのクランク形状を有する構造に形成したが、ガス孔50の形状は特に限定されない。例えば、ガス孔50を、断面視において、2つ以上のクランク形状が連続する構造に形成してもよい。
・上記各実施形態の静電チャック30の構造は特に限定されない。例えば、絶縁基板40の内部に、基板固定装置10の外部から電圧を印加することで発熱し、絶縁基板40の載置面40Aが所定の温度となるように加熱する発熱体(ヒータ)を設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態のベースプレート20の構造は特に限定されない。例えば、ガス流路21の形状は特に限定されない。また、ベースプレート20の内部にヒータを設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態の載置面40Aにおけるエンボス44を省略してもよい。
・上記各実施形態における基板固定装置10は、半導体製造装置、例えばドライエッチング装置に適用される。ドライエッチング装置としては、例えば、平行平板型の反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)装置を挙げることができる。また、基板固定装置10は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置やスパッタ装置などの半導体製造装置にも適用できる。
10 基板固定装置
20 ベースプレート
21 ガス流路
30 静電チャック
40 絶縁基板
40A 載置面
40B 反対面
41 絶縁層(第1絶縁層)
42 絶縁層(第2絶縁層)
43 絶縁層(第3絶縁層)
50 ガス孔
51 孔部(第1孔部)
52 孔部(第2孔部)
53 孔部(第3孔部)
53A 第1部分
53B 第2部分
60 多孔質体
61 ペースト材
70 静電電極
81 グリーンシート(第1グリーンシート)
81X 貫通孔(第2貫通孔)
82 グリーンシート(第2グリーンシート)
82X 貫通孔(第1貫通孔)
83 グリーンシート(第3グリーンシート)
83X 貫通孔(第4貫通孔)
83Y 貫通孔(第3貫通孔)
A1 中心軸
R1 経路

Claims (10)

  1. 吸着対象物が載置される載置面と、前記載置面と反対側に設けられた反対面とを有する絶縁基板と、
    前記反対面から前記載置面までを貫通するガス孔と、を有し、
    前記ガス孔は、前記反対面から前記載置面に向かって延びる第1孔部と、前記載置面から前記反対面に向かって延びる第2孔部と、前記第1孔部と前記第2孔部との間に設けられ、前記第1孔部と前記第2孔部とを連通する第3孔部とを有し、
    前記第1孔部は、平面視において、前記第2孔部と重ならないように設けられている静電チャック。
  2. 前記第3孔部は、前記第1孔部及び前記第2孔部よりも平面形状が大きく形成されている請求項1に記載の静電チャック。
  3. 前記第1孔部は、平面視において、前記第1孔部の全体が前記第3孔部と重なるように設けられており、
    前記第2孔部は、平面視において、前記第2孔部の全体が前記第3孔部と重なるように設けられている請求項2に記載の静電チャック。
  4. 前記第3孔部の内周面は、第1部分と、前記第1部分と前記第3孔部の中心軸に対して点対称に配置された第2部分とを有し、
    前記第1孔部は、平面視において、前記第1孔部の内周面の一部が前記第1部分と重なるように設けられており、
    前記第2孔部は、平面視において、前記第2孔部の内周面の一部が前記第2部分と重なるように設けられている請求項3に記載の静電チャック。
  5. 前記第3孔部の内部に設けられた多孔質体を更に有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  6. 前記絶縁基板は、前記反対面を有する第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に積層された第2絶縁層と、前記載置面を有し、前記第2絶縁層上に積層された第3絶縁層とを有し、
    前記第1孔部は、前記第1絶縁層を厚さ方向に貫通しており、
    前記第2孔部は、前記第3絶縁層を厚さ方向に貫通しており、
    前記第3孔部は、前記第2絶縁層を厚さ方向に貫通している請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の静電チャック。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の静電チャックと、
    前記静電チャックの前記反対面に接合されたベースプレートと、を有する基板固定装置。
  8. 第1グリーンシートと、第1貫通孔を有する第2グリーンシートと、第3グリーンシートとを準備する工程と、
    前記第1グリーンシート上に前記第2グリーンシートを積層する工程と、
    前記第1貫通孔の内部に、セラミックビーズと溶媒とを含むペースト材を充填する工程と、
    前記第2グリーンシート上に前記第3グリーンシートを積層する工程と、
    互いに積層された前記第1グリーンシートと前記第2グリーンシートと前記第3グリーンシートとを焼成する工程と、
    前記第1グリーンシートを厚さ方向に貫通する第2貫通孔を形成する工程と、
    前記第3グリーンシートを厚さ方向に貫通する第3貫通孔を形成する工程と、を有し、
    前記焼成する工程では、前記溶媒を揮発させるとともに前記セラミックビーズを焼結させることにより、前記第1貫通孔内に多孔質体が形成され、
    前記第1貫通孔は、前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とを連通するように形成され、
    前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とは、平面視において互いに重ならないように形成される静電チャックの製造方法。
  9. 前記第2グリーンシート上に前記第3グリーンシートを積層する工程の前に、前記第3グリーンシートを厚さ方向に貫通する第4貫通孔を形成する工程を有し、
    前記焼成する工程の後に、前記第2貫通孔を形成する工程と前記第3貫通孔を形成する工程とを実施し、
    前記第3貫通孔を形成する工程では、前記第4貫通孔の開口幅を大きくするように前記第3貫通孔が形成される請求項8に記載の静電チャックの製造方法。
  10. 前記第1グリーンシート上に前記第2グリーンシートを積層する工程の前に、前記第2貫通孔を形成する工程を実施し、
    前記第2グリーンシート上に前記第3グリーンシートを積層する工程の前に、前記第3貫通孔を形成する工程を実施する請求項8に記載の静電チャックの製造方法。
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